Climate change impact on the photodegradation of polycyclic aromatic hydrocarbons in soils

Author

Marquès Bueno, Montserrat

Director

Nadal Lomas, Martí

Mari Marcos, Montserrat

Domingo Roig, José Luis

Date of defense

2017-05-04

Pages

274 p.



Department/Institute

Universitat Rovira i Virgili. Departament d'Enginyeria Química

Abstract

Les avaluacions del Panell Intergovernamental del Canvi Climàtic han evidenciat que l’augment d’emissions amb efecte hivernacle ha causat que el clima canviï més ràpidament. Encara que s’espera un impacte a escala global, les regions més septentrionals del planeta, juntament amb la zona mediterrània, són àrees especialment vulnerables. L’increment de la temperatura i la radiació UV-B alterarà el comportament de nombrosos contaminants, com per exemple els hidrocarburs aromàtics policíclics (HAPs). Per tant, aquests contaminants són potencialment vulnerables al canvi climàtic. L’objectiu d’aquesta tesi doctoral és l’avaluació de l’impacte de la temperatura i la intensitat de la llum en el comportament dels HAPs en sòls mediterranis. S’analitzaren a nivell de laboratori les variacions en les concentracions dels 16 HAPs de la US EPA en sòls, juntament amb l’impacte ecotoxicològic i la identificació de subproductes de la fotodegradació. Es van comparar les condicions climàtiques actuals i les de l’escenari de canvi climàtic extrem RCP8.5 segons previsions de l’IPCC per la regió mediterrània. Els resultats van demostrar que la dinàmica dels HAPs és regulada per les propietats fisicoquímiques de cada HAP, la temperatura, la intensitat de la llum i la textura del sòl. Aquest experiment també es va dur a terme sota l’efecte de la radiació solar, fet que va afavorir la fotodegradació dels HAPs en comparació amb l’experiment previ a nivell de laboratori. L’augment de la temperatura i la intensitat de la llum també va provocar que es formessin més subproductes de la fotodegradació, com oxi- i nitro- HAPs. Aquests derivats són més tòxics que els propis HAPs, de manera que l’impacte del canvi climàtic podria ser dramàtic pels ecosistemes i la salut humana.


Las evaluaciones del Panel Intergubernamental del Cambio Climático han evidenciado que el aumento de emisiones con efecto invernadero ha provocado que el clima cambie más rápidamente. Aunque se espera un impacto a escala global, las regiones más septentrionales del planeta, juntamente con la zona Mediterránea, son áreas especialmente vulnerables. El incremento de la temperatura y la radiación UV-B alterará el comportamiento de numerosos contaminantes, como por ejemplo los hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAPs). Por lo tanto, estos contaminantes son potencialmente vulnerables al cambio climático. El objetivo de esta tesis doctoral era llevar a cabo la evaluación del impacto de la temperatura y la intensidad de la luz en el comportamiento de los HAPs en suelos Mediterráneos. Se analizaron a nivel de laboratorio las variaciones en las concentraciones de los 16 HAPs de la US EPA en suelos, juntamente con el impacto ecotoxicológico y la identificación de subproductos de la fotodegradación. Se compararon las condiciones climáticas actuales y las del escenario de cambio climático extremo RCP8.5 según proyecciones del IPCC para la región Mediterránea. Los resultados demostraron que la dinámica de los HAPs está regulada por las propiedades físicoquimicas de cada HAP, la temperatura, la intensidad de la luz y la textura del suelo. Este experimento también se llevó a cabo bajo el efecto de la radiación solar, hecho que favoreció la fotodegradación de los HAPs en comparación con el experimento previo a escala de laboratorio. El aumento de la temperatura y la intensidad de la luz también causaron la formación de más subproductos de la fotodegradación, como oxi- y nitro- HAPs. Estos derivados son más tóxicos que los propios HAPs, de forma que el impacto del cambio climático podría ser dramático para los ecosistemas y la salud humana.


The Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) assessments have evidenced that the Earth’s climate is changing faster, because of an increasing emission of greenhouse gases. Although a global impact is expected, high latitude and Mediterranean regions are especially vulnerable areas. The increase of temperature and UV-B radiation will alter the fate and behavior of a wide range of pollutants, such as polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs). Therefore, these pollutants are potentially vulnerable to the climate change. This PhD thesis was aimed at evaluating the impact of temperature and light intensity on the fate of PAHs in Mediterranean soils. Concentration changes of the 16 US EPA priority PAHs in soils, its ecotoxicological impact, and the identification of photodegradation by-products, were experimentally conducted at lab scale by comparing current environmental conditions and the IPCC RCP8.5 climate change scenario, for the Mediterranean region. Physicochemical properties of each individual PAH, temperature, light intensity and soil texture were identified as key factors regulating the PAH dynamics. The experiment was also conducted under solar radiation, which significantly enhanced the PAH photodegradation in comparison to values at lab scale. An increase of PAH photodegradation by-products, such as oxy- and nitro-PAHs, was also detected in soils subject to high temperature and light intensity. Because these new substances might be more toxic than parental compounds, the impact of climate change may be dramatic for the ecosystems and the human health.

Keywords

Canvi climàtic; HAPs; Fotodegradació; Cambio climático; Fotodegradación; Climate change; PAHs; Photodegradation

Subjects

504 - Threats to the environment; 543 - Analytical chemistry

Knowledge Area

Ciències

Documents

TESI.pdf

6.862Mb

 

Rights

ADVERTIMENT. L'accés als continguts d'aquesta tesi doctoral i la seva utilització ha de respectar els drets de la persona autora. Pot ser utilitzada per a consulta o estudi personal, així com en activitats o materials d'investigació i docència en els termes establerts a l'art. 32 del Text Refós de la Llei de Propietat Intel·lectual (RDL 1/1996). Per altres utilitzacions es requereix l'autorització prèvia i expressa de la persona autora. En qualsevol cas, en la utilització dels seus continguts caldrà indicar de forma clara el nom i cognoms de la persona autora i el títol de la tesi doctoral. No s'autoritza la seva reproducció o altres formes d'explotació efectuades amb finalitats de lucre ni la seva comunicació pública des d'un lloc aliè al servei TDX. Tampoc s'autoritza la presentació del seu contingut en una finestra o marc aliè a TDX (framing). Aquesta reserva de drets afecta tant als continguts de la tesi com als seus resums i índexs.

This item appears in the following Collection(s)